| 词条 | 泡沫塑料 |
| 释义 | § 概述 由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。几乎各种塑料均可作成泡沫塑料，发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域。 § 性能 泡沫塑料与纯塑料相比，具有密度低，质轻，对比强度高，其强度随密度增加而增大；有吸收冲击载荷的能力；有优良的缓冲减震性能；有隔音吸音性能；热导率低，隔热性能好；优良的电绝缘性能；具有耐腐蚀、耐霉菌性能。软质泡沫塑料具有弹性优良等性能。 (1) 容重很低，可减轻包装重量，降低运输费用； (2) 具有优良的冲击、振动能量的吸收性，用于缓冲防震包装能大大减少产品的破损； (3) 对温、湿度的变化适应性强，能满足一般包装情况的要求； (4) 吸水率低、吸湿性小，化学稳定性好，本身不会对内装物产生腐蚀，且对酸、碱等化学药品有较强的耐受性； (5) 导热率低，可用于保温隔热包装，如冰淇淋杯、快餐容器及保温鱼箱等； (6) 成型加工方便，可以采用模压、挤出、注射等成型方法制成各种泡沫衬垫、泡沫块、片材等。容易进行二次成型加工，如泡沫板材经热成型可制成各种快餐容器等。另外，泡沫塑料块也可用粘合剂进行自身粘接或和其它材料粘接，制成各种缓冲衬垫等。 § 发泡方法 无论采用什么方法发泡，其基本过程都是：① 在液态或熔态塑料中引入气体，产生微孔；② 使微孔增长到一定体积；③ 通过物理或化学方法固定微孔结构。 按照引入气体的方式，发泡方法有机械法、物理法和化学法。 机械法 借助强烈搅拌，把大量空气或其他气体引入液态塑料中。工业上主要用此法生产脲醛泡沫塑料，可用作隔热保温材料或影剧中布景材料（如人造雪花）。 物理法 常将低沸点烃类或卤代烃类溶入塑料中，受热时塑料软化，同时溶入的液体挥发膨胀发泡。如聚苯乙烯泡沫塑料，可在苯乙烯悬浮聚合时，先把戊烷溶入单体中，或在加热加压下把已聚合成珠状的聚苯乙烯树脂用戊烷处理，制得所谓可发泡性聚苯乙烯珠粒。将此珠粒在热水或蒸汽中预发泡，再置于模具中通入蒸汽，使预发泡颗粒二次膨胀并互相熔结，冷却后即得到与模具型腔形状相同的制品（见图）。它们广泛用作保温和包装中防震材料。也可采用挤出成型法，此时，既可使用可发泡珠粒，将其一次发泡挤出成片材；也可使用普通聚苯乙烯粒料，在挤出机适当部位加入卤代烃，使之与塑料熔体混合均匀，当物料离开机头时即膨胀发泡。挤出法常用于制片材或板材，片材经真空吸塑成型可制成食品包装盒和托盘等。聚乙烯也可用类似方法制得挤出发泡制品。 引入气体的物理方法还有溶出法、中空微球法等。溶出法是将可溶性物质如食盐、淀粉等和树脂混合，成型为制品后，再将制品放在水中反复处理，把可溶性物质溶出，即得到开孔型泡沫制品，多用作过滤材料。中空微球法是将熔化温度很高的空心玻璃微珠与塑料熔体相混，在玻璃微珠不致破碎的成型条件下，可制得特殊的闭孔型泡沫塑料。 化学法 可分为两类：① 采用化学发泡剂，它们在受热时分解放出气体。常用的化学发泡剂，如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、N，N′－二亚硝基五亚甲基四胺、碳酸氢钠等。许多热塑性塑料均可用此法作成泡沫塑料。例如聚氯乙烯泡沫鞋，就是把树脂、增塑剂、发泡剂和其他添加剂制成的配合料，放入注射成型机中，发泡剂在机筒中分解，物料在模具中发泡而成。泡沫人造革则是将发泡剂混入聚氯乙烯糊中，涂刮或压延在织物上，连续通过隧道式加热炉，物料塑化熔融、发泡剂分解发泡、经冷却和表面整饰，即得泡沫人造革。硬质聚氯乙烯低发泡板材、管材或异型材则用挤出法成型，发泡剂在机筒中分解，物料离开机头时，压力降到常压，溶入气体即膨胀发泡，如果发泡过程与冷却定型过程配合得当，就可得到结构泡沫制品。 ② 利用聚合过程中的副产气体，典型例子是聚氨酯泡沫塑料，当异氰酸酯和聚酯或聚醚进行缩聚反应时，部分异氰酸酯会与水、羟基或羧基反应生成二氧化碳。只要气体放出速度和缩聚反应速度调节得当，即可制是泡孔十分均匀的高发泡制品。聚氨酯泡沫塑料有两种类型，软质开孔型形似海绵，广泛用作各种座椅、沙发的座垫以及吸音、过滤材料等；硬质闭孔型则是理想的保温、绝缘、减震和漂浮材料。 § 分类 微孔间互相连通的称为开孔型泡沫塑料，互相封闭的称为闭孔型泡沫塑料。 泡沫塑料有硬质、软质两种。按美国试验和材料学会标准，在18～29℃温度下，在时间为5s内，绕直径2.5cm的圆棒一周，如不断裂，测试样属于软质泡沫塑料；反之则属硬质泡沫塑料。 泡沫塑料还可分为低发泡和高发泡两类。通常将发泡倍率（发泡后比发泡前体积增大的倍数）小于5的称为低发泡，大于5的称为高发泡。 § 用途 20世纪60年代发展起来的结构泡沫塑料，以芯层发泡、皮层不发泡为特征，外硬内韧，比强度（以单位质量计的强度）高，耗料省，日益广泛地代替木材用于建筑和家具工业中。聚烯烃的化学或辐射交联发泡技术取得成功，使泡沫塑料的产量大幅度增加。经共混、填充、增强等改性塑料制得的泡沫塑料，具有更优良的综合性能，能满足各种特殊用途的需要。例如用反应注射成型制得的玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料，已用作飞机、汽车、计算机等的结构部件；而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪唑制得的泡沫塑料，质轻而耐高温，已用于航天器中。 § 设计选用要点 模塑聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS)板 (1) 自重轻，且具有一定的抗压、抗拉强度，靠自身强度能支承抹面保护层，不需要拉接件，可避免形成热桥。 (2) EPS板在密度30～50 kg/m的范围内，导热系数值最小；在平均温度10℃，密度为20kg/m时，导热系数为0.033～0.036W/(m·K)；密度小于15 kg/m时，导热系数随密度的减小而急剧增大；密度15～22 kg/m的EPS板适合做外保温。 (3) 用于外墙和屋面保温时，一般不会产生明显的受潮问题。但当EPS板一侧长期处于高温高湿环境，另一侧处于低温环境并且被透水蒸气性不好的材料封闭时；或当屋面防水层失效后，EPS板可能严重受潮，从而导致其保温性能严重降低。 (4)用于冷库、空调等低温管道保温时，必须在EPS板外表面设置隔汽层。 挤塑聚苯乙烯泡沫塑料 (XPS)板 (1) 具有特有的微细闭孔蜂窝状结构，与EPS板相比，具有密度大、压缩性能高、导热系数小、吸水率低、水蒸气渗透系数小等特点。在长期高湿度或浸水环境下，XPS板仍能保持其优良的保温性能，在各种常用保温材料中，是目前唯一能在70%相对湿度下两年后热阻保留率仍在80%以上的保温材料。 (2) 由于XPS板长期吸水率低，特别适用于倒置式屋面和空调风管。 (3) 还具有很好的耐冻融性能及较好的抗压缩蠕变性能。 硬质聚氨酯泡沫塑料(PUR) (1) 使用温度高，一般可达100℃，添加耐温辅料后，使用温度可达120℃。 (2) 聚氨酯中发泡剂会因扩散作用不断与环境中的空气进行置换，致使导热系数随时间而逐渐增大。为了克服这一缺点，可采用压型钢板等不透气材料做面层将其密封，以限制或减缓这种置换作用。 (3) 现场喷涂聚氨酯泡沫塑料使用温度高，压缩性能高，施工简便，较EPS板更适于屋面保温。 (4) 用于管道（尤其是地下直埋管道）和屋面保温时，应采取可靠的防水、防潮措施。同时应考虑导热系数会随时间而增大，尽量采用密封材料作保护层。 (5) 由于使用温度较高，多用于供暖管道保温。 (6) 发烟温度低，遇火时产生大量浓烟与有毒气体，不宜用作内保温材料。 (7) 虽然吸水率较低，但作为保温材料，绝不能兼做防水材料。 聚乙烯泡沫塑料(PE) (1) 几乎不吸水和几乎不透水蒸气，长期在潮湿环境下使用不会受潮，因而导热系数能够保持不变(EPS、PUR、PF等无法与之相比)，并且为软质泡沫塑料，具有很好的柔韧性。 (2) 压缩性能较差，受压状态下使用时存在压缩蠕变。 (3) 适用于低温管道和空调风管。 酚醛泡沫塑料(PF) (1) 各项性能和价格与聚氨酯相当，只是压缩性能较低；但是由于它的耐温性和防火性能远远优于聚氨酯，所以特别适用于高温管道和对防火要求严格的场合。 (2) 耐热性、阻燃性远远优于聚氨酯及其他泡沫塑料，长期使用温度可高达200℃，允许间歇温度高达250℃。 (3) PF氧指数高达50%，烟密度等级（SDR）为4，在空气中不燃，不熔融滴落。按GB 9978-90进行耐火试验时，试件无明显变形，无窜火现象。 尿素甲醛现浇泡沫塑料(UF) (1) 耐老化、耐霉菌，干燥后对金属不腐蚀。 (2) 适用于夹心墙体和空心砌块填充保温。 (3) 硬化过程中有水分释放，故其外围材料应有良好的透水蒸气性，以使硬化泡沫充分干燥；如果应用空间长期处于潮湿状态，或者材料不是用于保温而是保冷，则应对潮湿问题特别加以考虑。 (4) 在干燥过程中收缩较大（干燥收缩率不大于4%），材料中有可能产生裂缝，而且在材料与空间的接触面处容易产生松脱现象。如果不允许有此种现象发生，应事先向材料供应商提出。 (5) 存在甲醛释放问题。 |
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